正如Soitec中國(guó)區(qū)銷售總監(jiān)陳文洪在接受半導(dǎo)體行業(yè)觀察記者采訪時(shí)候所說，因?yàn)橹悄苁謾C(jī)、汽車和物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的火熱，SOI晶圓在未來幾年會(huì)有巨大的成長(zhǎng)機(jī)遇。
“首先在智能手機(jī)方面，因?yàn)楝F(xiàn)在正處于從4G往5G升級(jí)的階段，這就帶來了更多的射頻機(jī)會(huì)；其次在汽車領(lǐng)域，隨著新能源和智能汽車漸成主流，便創(chuàng)造了更多傳感器和BCD器件需求；來到物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)，因?yàn)槠鋺?yīng)用特性，便對(duì)器件的低功耗有了嚴(yán)格的限制?！标愇暮榻又f。
“以上場(chǎng)景都是SOI晶圓的機(jī)會(huì)”，陳文洪強(qiáng)調(diào)。
SOI越來越火，Soitec走上舞臺(tái)中心
所謂SOI，也就是Silicon On Insulator的簡(jiǎn)稱，也就是硅晶體管結(jié)構(gòu)在絕緣體之上的意思。從原理上看，SOI就是在頂部的硅器件層下方加入一層絕緣體層，從而使相鄰的硅晶體管分離。這樣可將相鄰晶體管之間的寄生電容減少一半。SOI的優(yōu)點(diǎn)是可以較易提升時(shí)鐘頻率，并減少電流漏電，幫助打造更為省電的IC。同時(shí)，因?yàn)镾OI晶圓本身襯底的阻抗值的部分也會(huì)影響到器件的表現(xiàn)，因此后來也有公司在襯底上進(jìn)行阻抗值的調(diào)整，達(dá)到射頻器件特性的提升。
在先驅(qū)們的探索下，SOI晶圓在射頻、功率和硅光等多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用，而成立于1992年的Soitec無疑是當(dāng)中的一個(gè)專家。作為一家專注于半導(dǎo)體材料的領(lǐng)先企業(yè)，Soitec擁有包括Smart CutTM技術(shù)、外延技術(shù)和智能堆疊技術(shù)在內(nèi)的三項(xiàng)核心技術(shù)和專業(yè)工程材料。正是這些技術(shù)的推動(dòng)下，Soitec成長(zhǎng)為全球最大的“優(yōu)化襯底”供應(yīng)商。其中，Smart Cut技術(shù)更是能讓Soitec可以領(lǐng)先全球的根本。
陳文洪告訴記者，公司的專利技術(shù)Smart Cut是一個(gè)薄層的遷移技術(shù)，可以把不同的材質(zhì)進(jìn)行鍵合。
他進(jìn)一步指出，進(jìn)行相關(guān)操作前，我們需要先準(zhǔn)備好有A和B兩片晶圓。其中A片作為施主片，B片作為支撐襯底。而生產(chǎn)SOI晶圓的第一步就是先把A做一個(gè)氧化，這樣的話在表面就長(zhǎng)了一層氧化物，之后用離子注入機(jī)（implanter）進(jìn)行注入。借助注入步驟，就能夠把A晶圓內(nèi)的這一層原子鍵破壞掉。破壞掉以后把這片晶圓進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)后跟B片進(jìn)行鍵合。然后，我們把損傷層加熱以后，它就會(huì)打開，完成一個(gè)剝離過程。通過這樣的操作留下的就是一片標(biāo)準(zhǔn)的SOI的晶圓。
從陳文洪的介紹我們得知 ，因?yàn)镾OI已經(jīng)發(fā)展了三十年，而Soitec在這上面也已經(jīng)做到了爐火純青。所以現(xiàn)在這個(gè)材料開始衍生到了和不同的材質(zhì)搭配。例如玻璃、石英，碳化硅、氮化鎵，甚鉭酸鋰和鈮酸鋰都會(huì)成為選擇。
“總之，可以找到不同的材質(zhì)進(jìn)行結(jié)合，讓它們變成復(fù)合片，這是 Smart Cut 非常優(yōu)秀的特點(diǎn)?！标愇暮檠a(bǔ)充。
在基于自有技術(shù)發(fā)揮出SOI晶圓的巨大優(yōu)勢(shì)后，Soitec正在和合作伙伴一起，推動(dòng)噴國(guó)內(nèi)SOI技術(shù)來重構(gòu)我們未來的科技世界。
SOI多線出擊，硅光成為下一個(gè)爆發(fā)點(diǎn)
從相關(guān)介紹可以看到，過去三十多年的SOI發(fā)展中，在包括Soitec在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)的努力下，行業(yè)內(nèi)已經(jīng)延伸出了豐富的SOI產(chǎn)品組合，包括FD-SOI、RF-SOI、Power-SOI、Photonics-SOI、Imager-SOI。同時(shí)也推出了非SOI產(chǎn)品 ，包括POI、氮化鎵等。這些產(chǎn)品在各自的領(lǐng)域也各具優(yōu)勢(shì)。
如 FD-SOI可通過簡(jiǎn)單的模擬/射頻整合，可靈活用于高性能和低功耗的數(shù)字運(yùn)算，主要應(yīng)用在智能手機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)、5G、汽車等對(duì)于高可靠性、高集成度、低功耗、低成本的應(yīng)用領(lǐng)域；RF-SOI可應(yīng)用于射頻前端模塊，目前已經(jīng)成為智能手機(jī)的開關(guān)和天線調(diào)諧器的最佳解決方案；Power-SOI致力于智能功率轉(zhuǎn)換電路；Photonics-SOI則能應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心、云計(jì)算等光通信領(lǐng)域；Imager-SOI能滿足下一代圖像傳感器要求。POI是可用于濾波器的新型壓電襯底。
在上述的多個(gè)領(lǐng)域，Soitec都擁有其獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)。而在與陳文洪的交流中，他特別強(qiáng)調(diào)了SOI將在硅光領(lǐng)域的巨大發(fā)展?jié)摿Α?/p>
過去幾年，因?yàn)楦咚倬W(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男枨鬂u增，市場(chǎng)對(duì)光芯片需求也水漲船高。在過往，這種器件一般是使用InP技術(shù)制造。但后來，因?yàn)殚_發(fā)者對(duì)相關(guān)器件的功耗和尺寸有了越來越多的需求，因此他們都把目光投向了硅光，而SOI就是這個(gè)技術(shù)的最好賦能者。
據(jù)陳文洪介紹，Soitec的Photonics-SOI結(jié)合了CMOS平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)以及光的優(yōu)勢(shì)。他進(jìn)一步指出，CMOS平臺(tái)已經(jīng)發(fā)展了幾十年，可以很容易地把器件做到高密度，又因?yàn)镃MOS平臺(tái)的產(chǎn)能更高。所以借助Photonics-SOI，能夠幫助解決產(chǎn)能的瓶頸問題。同時(shí)，硅光還綜合了光的低損耗、長(zhǎng)傳輸距離、強(qiáng)帶寬，且還不受電磁影響等優(yōu)勢(shì)。這就讓整個(gè)器件無論是在什么樣的環(huán)境，保持極高的穩(wěn)定性。
據(jù)了解，目前，Photonics-SOI 晶圓已經(jīng)讓標(biāo)準(zhǔn)CMOS晶圓廠實(shí)現(xiàn)了高速光發(fā)射器和接收器芯片的大批量生產(chǎn)，為100GbE（千兆以太網(wǎng)）和 400GbE 數(shù)據(jù)中心內(nèi)鏈路提供了高數(shù)據(jù)速率和高性價(jià)比的收發(fā)器解決方案。除了Photonics-SOI 襯底外，Soitec 還提供 Photonics-SOI+EPI 產(chǎn)品。該產(chǎn)品頂部硅層的厚度僅為幾微米，目前可用于早期客戶樣品的開發(fā)和小批量生產(chǎn)。除此以外，Soitec 還提供 Photonics-SOI 的定制化服務(wù)。
“從趨勢(shì)上來看，我相信硅光的市場(chǎng)份額會(huì)越來越大。預(yù)計(jì)從2023年起，這種用SOI做的硅光收發(fā)器使用量占比會(huì)超過傳統(tǒng)的InP方案?！标愇暮橹赋觥Ｋ瑫r(shí)也強(qiáng)調(diào)，即使SOI有如此多的優(yōu)勢(shì)，但未來在一定的時(shí)間范圍內(nèi)，SOI和InP這兩種不同的路線會(huì)并行。因?yàn)楫?dāng)硅光在追求更高的帶寬的研發(fā)的同時(shí)，一些傳統(tǒng)的產(chǎn)品將在未來的一段時(shí)間內(nèi)繼續(xù)發(fā)揮作用。
陳文洪告訴記者，在過去幾年里，因?yàn)閲?guó)內(nèi)廠商對(duì)硅光的興趣度增加，催生了更多的SOI晶圓需求。這再加上和FD-SOI、RF-SOI的需求，倒逼他們?nèi)ミM(jìn)一步提高SOI晶圓的供應(yīng)。他指出，Soitec目前在全球共有六個(gè)生產(chǎn)基地，包括法國(guó)貝寧I、貝寧II、貝寧III、比利時(shí)、新加坡，以及與上海新傲科技合作的生產(chǎn)線。目前，Soitec也在積極地?cái)U(kuò)張產(chǎn)能（特別是12寸的產(chǎn)能）。
按照規(guī)劃，Soitec會(huì)把其新加坡的工廠產(chǎn)能進(jìn)一步增大，以更好地服務(wù)其全球的客戶。在SOI的推動(dòng)下，一個(gè)與眾不同的科技新世界將要呈現(xiàn)我們眼前，讓我們翹首以待。
